新型自旋过滤器使电子束极化率跃升

  中科院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室提出了一种基于尾场空泡加速的自旋过滤器，利用该方案有望获得全光驱动的紧凑高能极化电子源。相关研究成果近日发表于《应用物理评论》。

  高能极化电子束被广泛应用于高能物理（粒子对撞机）、核物理、材料物理等领域，然而产生这样的电子束一般依赖于庞大、造价高昂的传统加速器。激光尾场加速具有超高的加速梯度，国际上过去十多年在电子能量、品质的提升方面取得了显著进展，但极化粒子产生方面的研究几近于无。

  该研究团队独立发展了包含自旋效应的粒子模拟方法，开展激光极化粒子加速研究。研究表明，对于横向预极化的等离子体靶，电子束的自旋进动与其在相空间的位置相关，在特定相空间区域，电子的自旋进动受到显著抑制。同时，研究人员设计了一种X形过滤器，置于加速完成的电子束之后，过滤掉进动显著的电子，留下相空间中高极化率部分。该设计方案可以使得电子束极化率由最初的35%左右提升至80%以上。

  “利用该方案产生的高能极化粒子束未来可用于正负电子对撞机的束流源。”专家表示，这项工作突破了先前利用尾场加速预极化电子加速的驱动源、等离子体源的参数限制。

  相关论文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.13.044064